Циклоническая деятельность на дальнем востоке

Исследование изменения климата Земли в ее отдельных крупных регионах в последние годы стало одним из самых главных приоритетов гидрометеорологической науки.
Как правило, в разные макроциркуляционные «эпохи» меняется и характер перемещения циклонов, что неизбежно отражается на перераспределении воздушных масс, различающихся влажностью и температурой. В связи с этим даже при достаточно однородных синоптических процессах, формирующихся в ту или иную «эпоху», климатические тенденции в различных районах в пределах одного региона могут быть различными.
Изучение внетропических циклонов (ВТЦ) приобретает всё большую актуальность в связи с решением научных (изменение климата и его прогноз) и важных прикладных задач (морские транспортные операции, снижение ущерба при выходе циклонов на сушу). На территорию Дальнего Востока также влияет ряд разнообразных климатических факторов, что придает влияние циклонической деятельности на климат региона.
Цель исследования – изучение циклонической деятельности со всеми влияющими на неё факторами и её влияния на климат Дальнего Востока.
Объект исследования – территория Дальнего Востока России.
Предмет исследования - циклоническая деятельность на Дальнем Востоке.
Задачи:
1. Изучить формирование внетропических циклонов;
2. Рассмотреть факторы, влияющие на циклоны на Дальнем Востоке;
3. Выявить особенности циклонической деятельности на Дальнем Востоке и её влияния на климат.
Глава 1. Формирование внетропических циклонов
1.1. Определение циклона
Внетропические циклоны представляют собой системы низкого давления синоптического масштаба, которые возникают в средних широтах (т. е. от полюса примерно на 30° широты) и имеют масштабы протяженности порядка 500-2500 км. Они обычно образуются, когда две воздушные массы с разной температурой и содержанием влаги, которые движутся параллельно или являются стационарными, соединяются ранее существовавшим возмущением верхнего уровня (обычно центром низкого давления) вблизи их границы раздела.
Примером является формирование внетропических циклонов вдоль границы раздела среднеширотных западных ветров (т. е. ветров, которые дуют с запада на восток) с перемещающимися в сторону экватора полярными и, следовательно, более холодными воздушными массами (т.е. полярными восточными ветрами). Как показано на рисунке 1, который относится к Северному полушарию, движение как теплых, так и холодных воздушных масс вызвано градиентами давления, и их направление – юг–север и север-юг соответственно. Однако эти направления отклоняются вправо (в Северном полушарии) из-за сил Кориолиса. Первоначальное возмущение, образованное сдвигом вдоль границы раздела двух воздушных масс (рисунок 1(a)), растет по мере того, как более теплый и легкий воздух поднимается над более холодным воздухом и начинает вращаться по формирующейся спирали, называемой циклоном (рисунок 1(b)). По мере развития циклона холодный фронт приближается к более медленному теплому фронту (рисунок 1(c)), а затем догоняет его, образуя закрытый фронт (рисунок 1(d)). Наконец, смешивание двух воздушных масс приводит к тому, что фронты теряют свою идентичность и циклон рассеивается. Адиабатическое охлаждение теплого и влажного воздуха приводит к образованию обширной области слоистых осадков, которые распространяются с потоком верхнего уровня далеко за пределы фронтов.
1.2. Условия и основные районы формирования циклонических систем
Распространение внетропических циклонов далеко не однородно. Первый подход заключается в отслеживании их в более или менее длинных сериях данных. Это может выполняется вручную или автоматически. Пример показан для обширной территории Северной Атлантики и для февраля 1997 года (рисунок 2). Карта автоматически полученной плотности треков показывает, что внетропические циклоны - это в первую очередь морское явление. Это также показывает существование предпочтительной «оси» максимальной плотности, а не равномерного распределения по всему океану.
Еще одна особенность, которую стоит проверить, - это тесная взаимосвязь между следами циклонов и струйным течением верхнего уровня. Это снова показано для Атлантического региона и февраля 1997 года. Оба объекта расположены примерно одинаково. Однако следы циклонов более четко ориентированы на северо-восток и обнаруживают тенденцию циклонов пересекать струйное течение с теплой на холодную сторону. Поведение этой популяции циклонов подтверждает результаты предыдущих разделов о случаях и механизмах.
Теперь можно вычислить фактические траектории циклонов, но исторически эта характерная организация с концентрированной предпочтительной областью была выявлена менее непосредственно. Отслеживание согласованной структуры является довольно сложной алгоритмической задачей и было решено лишь недавно. Намного проще вычислять различные свойства серий карт анализируемых полей, полученных на основе объективных анализов, таких как те, которые использовались для построения композитов. Можно рассмотреть, например, дисперсию геопотенциала для одного и того же района и периода на рисунке 3. Между двумя картами наблюдается очевидное сходство: сложная плотность следов и простое распределение изменчивости. Сходство может быть улучшено путем фильтрации изменчивости по нескольким классам характерных временных масштабов: изменчивость в 0,5-5 дней лучше всего соответствует трассам. Эти предпочтительные области называются «трассами штормов». Это показывает, что внетропические циклоны являются местом накопления тепла и обмена угловым моментом, а также основным источником изменчивости. Это также показывает, что эти обмены сосредоточены в определенных областях [2].
Автоматическое отслеживание циклонов проводилось во всем мире на основе шестилетнего анализа ECMWF (Рисунок 4). Зимняя карта Северного полушария показывает два основных маршрута штормов: один над Атлантикой и другой, гораздо более крупный, но ненамного более населенный, над Тихим океаном. Это подтверждает первичную морскую природу циклогенеза, хотя значительное количество событий происходит над такими континентами, как Северная Америка. На карте зимнего периода В Южном полушарии также виден четко очерченный маршрут штормов в Индийском океане средних широт. Распределение не такое однородное, как можно было предположить исходя из географического положения. Карта Северного полушария, несомненно, подразумевает, что трение играет роль в динамике внетропических циклонов, но это становится менее очевидным при взгляде на карту Южного полушария.
1.3. Влияние подстилающей поверхности и рельефа на циклоническую активность
«Взрывной циклогенез» - это процесс образования внетропического циклона, при котором его низкое давление быстро повышается на 24 ГПа или более за период в 24 часа. Этот процесс носит преимущественно морской характер, редко встречаясь над континентальными массивами суши. Хотя они, как правило, являются зимними явлениями, и их генезис включает процессы, отличные от тех, которые связаны с развитием тропических циклонов, тропические циклоны вызывают ветры, столь же сильные, как ураганы, и часто сопровождаются большим количеством осадков и штормовыми нагонами.